大學(xué)生長(zhǎng)跑后腓腸肌疲勞肌電圖測(cè)定

夏 婉，樓方舟，龔 標(biāo)，徐 剛，譚洪發(fā)，鄭周琴，余時(shí)珮

（1.重慶醫(yī)科大學(xué)2008級(jí)中醫(yī)專業(yè)本科生，重慶401331；2.重慶醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院、重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中心，重慶 401331）

大學(xué)生長(zhǎng)跑后腓腸肌疲勞肌電圖測(cè)定

夏 婉1，樓方舟1，龔 標(biāo)2，徐 剛1，譚洪發(fā)1，鄭周琴1，余時(shí)珮1

（1.重慶醫(yī)科大學(xué)2008級(jí)中醫(yī)專業(yè)本科生，重慶401331；2.重慶醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院、重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中心，重慶 401331）

目的：觀察長(zhǎng)跑后腓腸肌疲勞肌電圖測(cè)定。方法：3名自愿受試大學(xué)生長(zhǎng)跑訓(xùn)練1周后進(jìn)行腓腸肌肌電圖測(cè)試。結(jié)果：腓腸肌肌電圖變化基本可以分為3個(gè)階段。第1階段肌電圖峰值隨長(zhǎng)跑距離增加而逐漸下降。第2階段肌電圖峰值波動(dòng)基本穩(wěn)定，大致維持在一個(gè)水平。第3階段肌電圖峰值快速下降，隨著長(zhǎng)跑距離的繼續(xù)增加，肌電圖峰值快速下降至測(cè)試前的1/2，并出現(xiàn)不穩(wěn)定峰值。結(jié)論：肌電圖可以作為疲勞的指標(biāo)，進(jìn)行疲勞分析，既提示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的恰當(dāng)劑量，也提示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果，甚至作為運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)潛能的評(píng)價(jià)。肌電圖還可以用于運(yùn)動(dòng)損傷后的康復(fù)治療效果評(píng)價(jià)。

肌電圖；長(zhǎng)跑；腓腸肌；疲勞

1982年在美國(guó)波士頓召開的第5屆國(guó)際運(yùn)動(dòng)生化學(xué)術(shù)會(huì)議認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)機(jī)體生理過程不能維持其機(jī)能在特定水平上和（或）不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度［1］。90年代以來，除了在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性疲勞研究領(lǐng)域有許多研究成果外，在肌肉疲勞的研究方面也有一定進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)肌肉疲勞時(shí)肌電圖信號(hào)會(huì)產(chǎn)生明顯變化［2-4］，如功率譜曲線發(fā)生不同程度的左移，頻域指標(biāo)中的平均功率頻率（mean power frequency，MPF）出現(xiàn)相應(yīng)下降，而時(shí)域值上升。我們采用BL420F生物機(jī)能系統(tǒng)儀器，通過針刺腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌腹，引導(dǎo)肌電信號(hào)，進(jìn)而描述分析運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞的肌電圖變化。

1 研究對(duì)象

重慶醫(yī)科大學(xué)2008級(jí)學(xué)生，共3名，男2名、女1名，年齡22歲，分為受試者A（男），受試者B（男），受試者C（女）。體能測(cè)試優(yōu)秀，平素體健，均無呼吸、心血管、內(nèi)分泌系統(tǒng)等方面的疾病。測(cè)試前接受長(zhǎng)跑訓(xùn)練，每天跑步3000米，時(shí)間保持在13min以內(nèi)，1周后自覺無疲勞再進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

2 器 材

規(guī)格為0.35mm×40mm漢醫(yī)牌無菌針灸針，BL420F生物機(jī)能系統(tǒng)。

3 方 法

針刺腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌肉最高點(diǎn)，通過引導(dǎo)電極導(dǎo)出肌電信號(hào)至BL420F生物機(jī)能系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)之前囑研究對(duì)象進(jìn)行腓腸肌完全強(qiáng)直收縮并記錄正常肌電干擾型。而后進(jìn)行3000米長(zhǎng)跑，記錄所用時(shí)間及肌電圖像，此后每跑1000米進(jìn)行一次肌電測(cè)定，直到感疲勞、運(yùn)動(dòng)速度明顯減慢、運(yùn)動(dòng)時(shí)間明顯延長(zhǎng)、肌電峰值降至正常時(shí)所測(cè)值的1/2。

針刺的深度以及針距均保持在1.5cm，操作人員為同一具有針灸針刺技術(shù)人員，室溫25℃左右。

4 結(jié)果與分析

綜合3位同學(xué)跑步的整個(gè)過程，基本可以將其分為3個(gè)階段。第1階段肌電圖峰值逐漸下降期，測(cè)試者以勻速進(jìn)行長(zhǎng)跑之后，其肌電圖的峰值隨長(zhǎng)跑距離的增加而降低；第2階段肌電圖峰值相對(duì)穩(wěn)定期，當(dāng)繼續(xù)長(zhǎng)跑一定距離后，肌電圖峰值下降緩慢，大致維持在一個(gè)水平，肌電圖的峰值大致都維持在2800uV左右，呈一比較穩(wěn)定的水平，且受試者的運(yùn)動(dòng)速度也保持在穩(wěn)定水平；第3階段肌電圖峰值快速下降，隨著長(zhǎng)跑距離的繼續(xù)增加，肌電圖峰值快速下降至測(cè)試前的1/2，并出現(xiàn)不穩(wěn)定峰值。受試者A經(jīng)訓(xùn)練1周后長(zhǎng)跑前測(cè)試的肌電圖（圖1），最大峰值為3795.17uV；以及長(zhǎng)跑3000m、4000m、5000m、6000m時(shí)，肌電圖最大峰值分別為3520.51uV、3232.27uV、2290.04uV和2332.76uV，此期間肌電圖峰值逐漸下降；長(zhǎng)跑7000m、8000m、9000m時(shí)，肌電圖最大峰值分別為2827.15uV、3001.71uV和2787.93uV，此期間肌電圖峰值大致維持在同一水平；長(zhǎng)跑10000m以后的肌電圖（圖2），肌電圖峰值快速下降致測(cè)試前的1/2，峰值也變得不穩(wěn)定。

兩位男性受試者A和B的肌電圖峰值變化與長(zhǎng)跑的距離有一定差異，受試者B各個(gè)階段出現(xiàn)均早，說明更易疲勞。女性受試者C各個(gè)階段均比兩位男性受試者早，說明受試女性C比受試男性A和B疲勞出現(xiàn)早，但3名受試者的肌電圖均符合以上3個(gè)階段。

圖1 受試者A完成1周的訓(xùn)練后，長(zhǎng)跑測(cè)試前的肌電圖最大峰值為3795.17uV。

圖2 受試者A長(zhǎng)跑超過10000m后，肌電圖峰值快速下降致測(cè)試前的1/2，至14000m時(shí)，各個(gè)最大峰值分別為2517.55uV、2250.98uV、3323.21uV、1933.59uV和1652.07uV。

5 討 論

肌電圖是記錄、顯示肌肉活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電位圖形。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞或纖維興奮時(shí)，其興奮向遠(yuǎn)端傳導(dǎo)，通過運(yùn)動(dòng)終板而興奮肌纖維，產(chǎn)生肌肉收縮運(yùn)動(dòng)，并有電位變化成為肌電圖。通常的肌電圖分為針電極肌電圖和表面肌電圖（Surface electromyography，sEMG），sEMG在電生理概念上雖然與針電極肌電圖相同，但其研究目的、所使用的設(shè)備以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)是有很大區(qū)別的，其揀拾電極為表面電極，使用方便，無創(chuàng)傷，可用于測(cè)試較大范圍的肌肉EMG信號(hào)，并很好的反應(yīng)運(yùn)動(dòng)過程中肌肉生理、生化等方面的改變，但缺點(diǎn)是僅能有效地應(yīng)用于淺表肌肉。而針電極EMG可很好地研究深層肌肉的運(yùn)動(dòng)學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)活動(dòng)，其所測(cè)試的范圍比表面電極小得多，此外在重復(fù)檢查時(shí)，由于針電極在重復(fù)插入肌肉組織過程中更難保持一致的定位，因此重測(cè)信度較表面肌電圖低［5］。有研究表明，sEMG和針電極EMG之間有極好的相關(guān)性。本實(shí)驗(yàn)研究腓腸肌單一肌肉的運(yùn)動(dòng)疲勞，所以選用針電極肌電圖。

肌電圖可作為肌肉疲勞的指標(biāo)［6］，進(jìn)行疲勞分析，即提示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的恰當(dāng)劑量，也提示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果，甚至作為運(yùn)動(dòng)潛能的評(píng)價(jià)。當(dāng)肌肉疲勞時(shí)，峰值下降，頻譜也就減低，肌肉越疲勞則頻譜越低。訓(xùn)練好的肌肉則不易有疲勞性頻譜下降。本實(shí)驗(yàn)通過早期1周的訓(xùn)練后進(jìn)行長(zhǎng)跑腓腸肌疲勞測(cè)試，在長(zhǎng)跑過程中，肌電圖峰值變化比較有規(guī)律。長(zhǎng)跑之初，隨著長(zhǎng)跑的距離增加肌電圖峰值逐漸下降階段，這時(shí)候受試者并未感到疲勞；隨后出現(xiàn)峰值平穩(wěn)階段，此階段肌電圖的峰值大致都維持在2800uV上下，受試者也沒有明顯疲勞感覺，運(yùn)動(dòng)速度基本能維持。最后當(dāng)超過10000m后，肌電圖峰值呈明顯下降趨勢(shì)，直至峰值下降到測(cè)試前的1/2，此階段受試者運(yùn)動(dòng)速度減慢，并感疲勞。當(dāng)受試者長(zhǎng)跑超過12000m后，肌電峰值呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，峰值甚至短暫的回升。王凌云等［3］對(duì)上肢肌肉疲勞的研究表明，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員自覺疲勞時(shí)，上肢肌肉酸痛、無力，尤以腕部和肩部明顯，且肌電分析的結(jié)果顯示所測(cè)肌肉平均功率頻率和中位頻率均明顯降低，提示肌疲勞，與本實(shí)驗(yàn)的研究相同。另外，日本學(xué)者豬飼道夫認(rèn)為［7］，運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生時(shí)表現(xiàn)出的反復(fù)性動(dòng)作速度下降、微細(xì)動(dòng)作調(diào)整失調(diào)及其不規(guī)則動(dòng)作增多等現(xiàn)象，可能與該反射回路的功能失調(diào)有著密切的關(guān)系，并可能增加運(yùn)動(dòng)損傷［8］。本實(shí)驗(yàn)第3階段，即長(zhǎng)跑距離超過12000m時(shí)，驟然下降的肌電圖峰值出現(xiàn)不穩(wěn)定，并有所回升。一般認(rèn)為，肌電圖峰值下降到正常肌電圖峰值一半左右就表示肌肉已經(jīng)疲勞，疲勞的肌肉超負(fù)荷訓(xùn)練，有可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)損傷，或運(yùn)動(dòng)成績(jī)下降；當(dāng)這階段出現(xiàn)峰值回升波動(dòng)時(shí)，是否代表已經(jīng)達(dá)到運(yùn)動(dòng)疲勞極限或其他人體潛能得以激發(fā)還有待進(jìn)一步研究。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)疲勞發(fā)生時(shí)，通過按摩等物理手段是否能有助于盡快恢復(fù)，是否中藥膏劑輔助按摩更有利于疲勞肌肉的恢復(fù)，有待進(jìn)一步研究。對(duì)于運(yùn)動(dòng)損傷后的功能康復(fù)，肌電圖可以了解訓(xùn)練中各個(gè)肌肉的啟動(dòng)和持續(xù)時(shí)間是否正常，各肌肉的運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)，各肌肉的興奮程度是否足夠，以及康復(fù)治療后肌肉功能是否有進(jìn)步。今后，應(yīng)進(jìn)一步研究中藥制劑的治療作用，以及中醫(yī)在運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)中的作用。

（衷心感謝重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中心陸杰教授的全程輔導(dǎo)和幫助）

［1］蘇克強(qiáng).運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞與恢復(fù)的研究進(jìn)展［J］.體育世界，2008，（11）：106-107.

［2］Ghasem iM，O lyaei G，Bagheri H，et al.The effects of triceps surae fatigue on the torque and electromyographic parameters in athletes compared w ith non-athletes［J］.J Back Musculoskelet Rehabil.2012，25（2）：95-101.

［3］王凌云，肖云，馬艷芬，等.應(yīng)用表面肌電圖評(píng)定乒乓球運(yùn)動(dòng)員的上肢肌疲勞［J］.中國(guó)臨床康復(fù)，2005，9（4）：174-176.

［4］王國(guó)祥，李長(zhǎng)宏.肘關(guān)節(jié)等速運(yùn)動(dòng)過程中表面肌電圖的變化特征［J］.中國(guó)臨床康復(fù)，2004，8（12）：2346-2348.

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［6］楊建國(guó)，李宏偉.表面肌電圖在評(píng)價(jià)人體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望［J］.山西體育科技，2011，32（4）：34-36.

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［8］王國(guó)祥，Kiyoshi Onari.脛骨前肌疲勞時(shí)比目魚肌誘發(fā)肌電圖H波的變化及其機(jī)制探討［J］.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2004，23（1）：16-20.

Objective：To observe mensuration of gastrocnemius fatigue with EMG after long-distance running.Methods：To mensurate fatigue of gastrocnemius with EMG on three voluntary students when they trained to run long-distance after 1 week.Results：There are three basic phases in the EMG change while long-distance running.The peak of EMG is getting down along with the distance become longer in first phase；The peak fluctuate basestabilization on a level in second phase；The peak is getting down quickly with the distance continue to become，it is about 50% than test before，and it fluctuate instability.Conclusion：EMG is a index to analyze fatigue，it relate to dose and effect of training， or estimate potential for athlete.On other hand，EMG can evaluate the effect on treatment in sport injury.

EMG；Long-distance running；Gastrocnemius；Fatigue

R255.685.4

B

1004-2814（2013）04-238-03

重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中心學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（201127）。［通訊作者］龔 標(biāo)

2013-12-18